Группа ученых из ИНЭОС РАН, НИУ ВШЭ и МФТИ синтезировала катализаторы, содержащие атом металла рутения и ароматическое кольцо. Ученые выделили зеркальные формы этих катализаторов и исследовали их эффективность для получения гетероциклов, часто встречающихся в структуре лекарственных препаратов.
Результаты исследований опубликованы в журнале Chemical Communications. Производные изохинолинов проявляют высокую биологическую активность и широко применяются как лекарственные препараты: диуретические, антибактериальные и антиоксидантные. Один из основных этапов синтеза таких веществ — это активация связей углерод — водород в исходных реагентах. Как правило, эту стадию необходимо проводить с помощью катализаторов, содержащих атомы металла.
Наиболее часто для таких синтезов используют соединения палладия, которые можно заслуженно отнести к лидерам по числу ускоряемых ими реакций. Однако они не являются универсальными. В 1993 году в журнале Nature была опубликована статья японских ученых, в которой впервые описана реакция активации связи углерод — водород под действием рутениевого катализатора. В последнее десятилетие перспективы таких реакций заинтересовали ученых всего мира, и сегодня по этой теме публикуется больше 300 работ каждый год.
Группа российских ученых из Института элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН, НИУ ВШЭ и МФТИ имеет большой опыт работы с соединениями рутения. Так, в 2022 году они получили комплекс рутения с ароматическим производным природной камфоры, однако он оказался неэффективен в катализе. В этом году структура соединения была изменена, чтобы сделать атом металла более доступным для реагентов. В качестве ароматического кольца для связывания рутения было выбрано производное тетралина — продукта переработки нефти.
Полученный катализатор был разделен на два энантиомера. Энантиомеры — это вещества, имеющие одинаковый химический состав, но отличающиеся по строению, как предмет и его зеркальное отражение. Для разделения энантиомеров ученые использовали хроматографию. Этот процесс можно сравнить со впитыванием жидкости губкой, только в роли губки выступает специально подобранное химиками соединение, которое поглощает энантиомеры с различной скоростью.
«Мы старались сделать синтез максимально коротким и простым, чтобы другие ученые могли воспользоваться этим методом», — поясняет Дмитрий Перекалин, профессор базовой кафедры элементоорганической химии ИНЭОС РАН на факультете химии НИУ ВШЭ, заведующий лабораторией функциональных элементоорганических соединений ИНЭОС РАН.
Полученные энантиомеры катализатора ученые использовали, чтобы провести активацию связей в бензамиде и последующее достраивание циклической структуры дигидроизохинолина. Выход целевых веществ составил 50–80 процентов. Авторы полагают, что разработанный ими метод может быть использован для синтеза других хиральных катализаторов, поэтому исследования в данном направлении будут продолжены. Работа поддержана Российским научным фондом.